Síntese de hazenita a partir de efluente salino e estudo preliminar do potencial do plasma na fixação de nitrogênio

Abstract

A água do mar é fonte de diversos elementos, com cloreto de sódio (NaCl) em maior quantidade. Durante o processo de extração desse composto da água do mar são gerados milhares de litros de um resíduo rico em magnésio (Mg2+), potássio (K+) e sulfatos (SO42-). Esse efluente, denominado água mãe, é tradicionalmente descartado de volta ao mar. Embora Mg2+, K+ e SO42- sejam elementos essenciais para o crescimento e nutrição de plantas, as altas concentrações de NaCl presentes na água mãe são potencialmente fitotóxicas. Estratégias para o aproveitamento desses compostos se fazem necessárias. Uma rota é o uso do fosfato monossódico (NaH2PO4) para promover a precipitação de K+ e Mg2+ na forma de hazenita (KNaMg2(PO4)2·14H2O). A aplicação de plasma frio atmosférico (PFA) vem sendo amplamente estudada como alternativa para a produção de espécies reativas de nitrogênio (ERNs) e oxigênio (EROs). A incorporação de espécies nitrogenadas na hazenita tem o potencial de produzir um fertilizante multinutriente de liberação lenta. Objetivou-se, com o presente trabalho, sintetizar a hazenita a partir da água mãe, utilizando o dihidrogenofosfato de sódio (NaH2PO4) como fonte de fósforo, e caracterizar o material obtido quanto as suas propriedades estruturais, morfológicas e espectroscópicas. Adicionalmente, avaliaram-se os efeitos do tratamento por plasma frio atmosférico (PFA) sobre o sistema. A precipitação da hazenita foi feita a partir da alcalinização de uma solução composta de água mãe, NaH2PO4 e água deionizada. O precipitado obtido foi posteriormente filtrado, lavado em filtro, seco, pesado e armazenado. O tratamento por plasma foi aplicado através de jato de plasma em um sistema de descarga de barreira dielétrica (JPDBD) com misturas gasosas entre gás argônio (Ar) e gás nitrogênio (N2) nas proporções de 100% Ar, 95% Ar - 5% N2 e 90% Ar - 10% N2 no precipitado seco e em suspensão aquosa. Os resultados demonstraram a formação predominante da fase hazenita, com elevado grau de hidratação, fração amorfa inicial e morfologia composta por aglomerados cobertos por partículas nanométricas, além de retenção majoritária do NaCl na fase líquida. O contato com a água durante o tratamento promoveu aumento da cristalinidade resultante da reidratação da hazenita seca. Os espectros de emissão óptica, espectros UV e as análises colorimétricas indicaram a geração de espécies reativas nitrogenadas oxidadas (NO2- e NO3-) durante o plasma. Esses resultados mostram que o plasma é capaz de ativar quimicamente o meio, gerar espécies reativas e modificar características superficiais do sólido, indicando potencial para aplicações em processos de funcionalização e em estudos voltados à fixação de nitrogênio. Além disso, a extração seletiva de nutrientes da água mãe na forma de hazenita se mostra uma rota promissora para a valorização de resíduos salinos, com potencial aplicação no desenvolvimento de fertilizantes minerais mais sustentáveis.